发动机电控技术3章-电控空气供给系统PPT课件.ppt

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1、第一章 电控空气供给系统,第三章 电控空气供给系统,主讲：朱明 高级技师、经济师,工程师 高级技能专业教师 汽车维修工高级考评员,（一）空气滤清器 一般为干式纸质滤心式，结构与普通发动机上相同。 （二）节气门体与怠速调整螺钉 节气门体安装在进气管中，来控制发动机正常工况下的进气量。主要由节气门、节气门位置传感器、怠速空气道等组成。节气门位置传感器装在节气门轴上，来检测节气门的开度。有的车上还设有副节气门和副节气门位置传感器，例如在LS400上还设有牵引控制系统（TRC），当车辆处于TRC控制状态行驶时，无论是起步、匀速或加减速工况，汽车均能根据道路状况确保输出最佳的驱动力和牵引性能。在TRC控

2、制行驶状态下，发动机的主节气门由主节气门强制开启器打开（全开），进气量由副节气门控制，节气门开度信号也由副节气门位置传感器负责将信号传送给ECU。 注意：装有节气门限位螺钉的汽车，一般不允许调节节气门限位螺钉，除非怠速控制阀发生故障而无法及时修复，可通过调整节气门最小开度来保持发动机怠速运转，故障排除后，应将节气门限位螺钉调回原位。,2. 4 汽油机空气供给系统的组成及工作原理 2.4.1 空气供给系统基本元件的构造,（三）怠速控制系统的工作原理 1怠速控制系统的功能： 用高怠速实现发动机起动后的快速暖机过程。 自动维持发动机怠速在目标转速下稳定运转。 2怠速控制的方法：节气门直动式和旁通空气

3、式。 3怠速空气阀 （1）功用： 提高冷起动怠速，加快暖机预热过程，增加暖机过程中所需的空气量，也称高怠速控制 发动机完成暖机后，通过辅助空气阀的空气被自动切断，恢复正常怠速 现代发动机集中管理系统，高怠速控制由怠速控制阀完成 （2）石腊式补充空气阀 当冷却液温度80时，阀门完全关闭 （3）双金属片式补充空气阀 双金属片的动作由加热线圈通电时间或发动机水温决定，当水温60时，阀门全闭,2. 4 汽油机空气供给系统的组成及工作原理 2.4.1 空气供给系统基本元件的构造(2-1),（三）怠速控制系统的工作原理 4旋转滑阀式怠速控制阀 1）控制阀的结构与工作原理 ECU控制两个线圈的通电或断开，改

4、变两个线圈产生的磁场，两线圈产生的磁场与永久磁铁形成的磁场相互作用，可改变控制阀的位置，从而调节怠速空气口的开度，以实现怠速控制。 工作原理：ECU控制旋转滑阀式怠速控制阀的两个线圈的平均通电时间（占空比）来实现怠速的调整。 2）控制阀的控制内容 包括起动控制、暖机控制、怠速稳定控制、怠速预测控制和学习控制。 3）控制阀的检修 （1）拆下控制阀线束连接器，点火开关置“ON”，不起动发动机，分别检测电源端子与搭铁间的电压，为蓄电池电压。 2）发动机达到正常工作温度、变速器处于空挡位置时，使发动机维持怠速运转，用专用短接线接故障诊断座上的TE1与E1端子，发动机转速应保持在10001200r/mi

5、n，5s后转速下降约200 r/min。 （3）拆下怠速控制阀上的三端子线束连接器，在控制阀侧分别测量中间端子（B）与两侧端子（ISC1和ISC2）的电阻应为18.822.8。,2. 4 汽油机空气供给系统的组成及工作原理 2.4.1 空气供给系统基本元件的构造,（三）怠速控制系统的工作原理 5步进电动机型怠速控制阀 1)控制阀的结构与工作原理 步进电机主要由转子和定子组成，丝杠机构将步进电机的旋转运动转变为直线运动，使阀心作轴向移动，改变阀心与阀座之间的间隙。 2）丰田车系步进电机型怠速控制阀工作过程，如图所示： 转子八对磁极，定子A、B各16个爪极，定子线圈A的两组线圈与定子线圈B的两组线

6、圈反极性，定子共分为32个磁极爪，步进一个爪极转角11.25，步进32步转子转一圈，丰田车系步进电机0125步。 工作原理，当ECU控制使步进电机的线圈按1-2-3-4顺序依次搭铁时，定子磁场顺时针转动，由于与转子磁场间的相互作用，使转子随定子磁场同步转动。同理，步进电动机的线圈按相反的顺序通电时，转子则随定子磁场同步反转。定子有32个爪级，步进电动机每转一步为1/32圈，工作范围为0125个步进级,2. 4 汽油机空气供给系统的组成及工作原理 2.4.1 空气供给系统基本元件的构造,（三）怠速控制系统的工作原理 6占空比控制电磁阀型怠速控制阀 1）控制阀的结构与工作原理 结构主要由控制阀、阀

7、杆、线圈和弹簧等组成。 工作原理：控制阀的开度取决于线圈产生的电磁力大小，与旋转阀型怠速控制阀相同，ECU是通过控制输入线圈脉冲信号的占空比来控制电场强度，以调节控制阀的开度，从而实现怠速空气量的控制。 2）控制阀的控制内容 包括起动控制、暖机控制、怠速稳定控制、怠速预测控制和学习控制。 3）控制阀的检修 拆下控制阀线束连接器，点火开关置“ON”，不起动发动机，分别检测电源端子与搭铁间的电压，为蓄电池电压。 拆下怠速控制阀上的两端子线束连接器，在控制阀侧分别测量两端子之间电阻应为1015。,2. 4 汽油机空气供给系统的组成及工作原理 2.4.1 空气供给系统基本元件的构造,（三）怠速控制系统

8、的工作原理 7开关型怠速控制阀 1）控制阀的结构与工作原理 主要由线圈和控制阀组成。工作原理与占空比电磁阀相同，不同的是开关型怠速控制阀工作时，ECU只对阀内线圈通电和断电两种状态控制。 2）控制阀的控制内容 只进行通、断电的控制。由于旁通气量少，为此需要快怠速控制辅助控制发动机暖机过程的空气量。,2. 4 汽油机空气供给系统的组成及工作原理 2.4.1 空气供给系统基本元件的构造,1、起动初始位置的设定 关闭点火开关使发动机熄火后，ECU的MREL端子向主继电器线圈供电延续约23s。在这段时间内，蓄电池继续给ECU和步进电动机供电，ECU使怠速控制阀回到起动初始位置。 2、起动控制 在起动期

9、间，ECU根据冷却液温度的高低控制步进电动机，调节控制阀的开度，使之到起动后暖机控制的最佳位置，此位置随冷却液温度的升高而减小。 3、暖机控制 在暖机过程中，ECU根据冷却液温度信号按内存的控制特性控制怠速控制阀的开度，随温度上升，怠速控制阀开度渐渐减小。当冷却液温度达到70时，暖机控制过程结束。 4、怠速稳定控制 当转速信号与确定的目标转速进行比较有一定差值时（一般为20r/min），ECU将通过步进电动机控制怠速控制阀，调节怠速空气供给量，使发动机的实际转速与目标转速相同。,2. 4 汽油机空气供给系统的组成及工作原理 2.4.2 怠速控制阀控制的内容,5、怠速预测控制 在发动机负荷发生变

10、化时，为了避免怠速转速波动或熄火，ECU会根据各负荷设备开关信号，通过步进电动机提前调节怠速控制阀的开度。 6、电器负荷增多时的怠速控制 如电器负荷增大到一定程度时，蓄电池电压会降低，为了保证电控系统正常的供电电压，ECU根据蓄电池电压调节怠速控制阀的开度，提高发动机怠速转速，以提高发动机的输出功率。 7、学习控制 由于磨损原因导致怠速控制阀性能发生变化，怠速控制阀的位置相同时，实际的怠速转速与设定的目标转速略有不同，ECU利用反馈控制使怠速转速回归到目标转速的同时，还可将步进电动机转过的步数存储在ROM中，以便在此后的怠速控制过程中使用。,2. 4 汽油机空气供给系统的组成及工作原理 2.4

11、.2 怠速控制阀控制的内容,空气流量计的类型：叶片式、卡门涡旋式、热线式和热膜式。 1叶片式空气流量计 1）结构 如图，空气流量计主要由测量板、补偿板、回位弹簧、电位计、旁通气道组成，此外还包括怠速调整螺钉、油泵开关及进气温度传感器等。 在流量计内还设有缓冲室和缓冲叶片，利用缓冲室内的空气对缓冲叶片的阻尼作用，可减小发动机进气量急剧的变化引起测量叶片脉动，提高测量精度。,2. 5汽油机燃油喷射控制系统其他部件的工作原理 2.5.1空气流量计,2）工作原理 来自空气滤清器的空气通过空气流量计时，空气推力使测量板打开一个角度，当吸入空气推开测量板的力与弹簧变形后的回位力相平衡时，叶片停止转动。与测

12、量板同轴转动的电位计检测出叶片转动的角度，将进气量转换成电压信号VS送给ECU。 3）检测 测量VC与E2、VS与E2、THA与E2之间的电阻。 点火开关ON，测量各端子之间的电压。 测量燃油泵开关的导通性。,2. 5汽油机燃油喷射控制系统其他部件的工作原理 2.5.1空气流量计,2卡门旋涡式空气流量计(2-2) 在气流通道中放一个锥状的涡流发生器，气体通过时在锥体后产生许多卡门旋涡的涡流串 。卡门旋涡的频率和空气流速之间存在一定的关系。测得卡门旋涡的频率就可以求出空气的流速，再乘以空气通道面积就可以得到进气的体积流量。 1）分类：按检测分为超声波检测和反光镜检测法。 2）反光镜检测法 检测部

13、分结构：镜片、发光二级管和光电晶体管组成。 原理：空气流经过发生器时，压力发生变化，经压力导向孔作用在反光镜上，使反光镜发生振动，从而将发光二极管投射的光发射给光电管，对反射光进行检测。即可得到涡流的频率。频率高对应的进气量大。 3）超声波检测法 结构：由超声波信号发生器、超声波发射探头、涡流稳定板、涡流发生器、整流器、超声波接收探头和转换电路组成。 原理：卡门涡旋造成空气密度变化，受其影响，信号发生器发出的超声波到达接收器的时机或变早或变晚，测出其相位差，利用放大器使之形成矩形波，矩形波的脉冲频率为卡门涡旋的频率。 4）检测： 点火开关转至“ON”位置，检测VC与E2间电压应为5V，KS与E

14、2间电压应为46V。 发动机运转时，KS与E2间电压应为24V，进气量越大，电压越高。 测量THA与E2之间的电阻，与标准参数对照，不符合要求就更换。,2. 5汽油机燃油喷射控制系统其他部件的工作原理 2.5.1 空气流量计,3热线式空气流量计(2-3) 1）工作原理 (测量2-4, 接线2-5) 如下图，热线电阻RH以铂丝制成，RH和温度补偿电阻RK均置于空气通道中的取气管内，与RA、RB共同构成桥式电路。RH、RK阻值均随温度变化。当空气流经RH时，使热线温度发生变化，电阻减小或增大，使电桥失去平衡，若要保持电桥平衡，就必须使流经热线电阻的电流改变，以恢复其温度与阻值，精密电阻RA两端的电

15、压也相应变化，并且该电压信号作为热式空气流量计输出的电压信号送往ECU。,2. 5汽油机燃油喷射控制系统其他部件的工作原理 2.5.1 空气流量计,2）自洁功能 在1000以上将粉尘烧掉。 3）检测 接通点火开关，不起动发动机，测E与D、E与C之间的电压为蓄电池电压。 B与C间的信号电压：发动机工作时为24V 发动机不工作为1.01.5V F与D间电压，关闭点火开关时，电压应回零并在5s后有跳跃上升，1s后在回零，说明自洁信号良好。,4热膜式空气流量计 （1）组成及原理 工作原理：与热线式相同 热膜：帕金属片固定在树脂薄膜上。优点是提高可靠性和耐用性，不粘附灰尘。 图为桑塔纳2000AJR发动

16、机热膜式空气流量计原车电路图,2. 5汽油机燃油喷射控制系统其他部件的工作原理 2.5.1 空气流量计,1进气管绝对压力传感器的类型 半导体压面敏电阻式、电容式、膜盒式、表面弹性波式等。 2半导体压面敏电阻式的结构及工作原理 进气管绝对压力传感器由压力转换元件和放大压力转换元件输出信号的集成电路和真空室构成。压力转换元件是硅片。硅片的一面是真空，另一面作用的是进气管的压力。在进气管的压力作用下，硅片将产生变形，使硅片的电阻阻值发生变化，从而使电桥的电压变化，再通过集成放大电路放大后输入到ECU的PIM端子。 3控制电路 如图所示，为皇冠3.0轿车2JZ-GE发动机进气压力传感器电路图。 进气压

17、力传感器：端子VCC（电源5V）、端子PIM（进气压力信号电压）、端子E2（传感器接地）,2. 5汽油机燃油喷射控制系统其他部件的工作原理 2.5.2 进气管绝对压力传感器(2-6),4进气管绝对压力传感器的检修 检测：将点火开关转至“”，检测VCC和E2间应为5V左右，PIM与E2之间的输出电压应随着真空度增加而降低。,1作用：检测节气门的开度及开度变化，此信号输入ECU，控制燃油喷射及其他辅助控制。 2电位计式节气门位置传感器 利用触点在电阻体上的滑动来改变电阻值，测得节气门开度的线形输出电压，可知节气门开度。全关时电压信号应约为0.5V，随节气门增大，信号电压增强，全开时约为5V。如下图

18、所示：,2. 5汽油机燃油喷射控制系统其他部件的工作原理 2.5.3 节气门位置传感器(2-8),3线性输出式节气门位置传感器的检修 怠速触点在节气门全闭时应闭合，即IDL和E之间的电阻为零，随着节气门开度的增大，VTA和E之间的电阻线性增大，否则说明该传感器有故障。 4触点式节气门位置传感器 由滑动触点和两个固定触点（功率触点和怠速触点）组成。节气门全关闭时，可动触点与怠速触点接触，当节气门开度达50以上时，可动触点与怠速触点接触，检测节气门大开度状态。 5开关式节气门位置传感器的检修 用万用表的电阻挡测量怠速触点和功率触点的导通性，怠速触点在节气门全闭时电阻应为零，节气门略打开一点怠速触点

19、断开，电阻为无穷大。功率触点在节气门开度小于50%时应断开，电阻为无穷大，节气门开度超过50%时应闭合，电阻为零。,2. 5汽油机燃油喷射控制系统其他部件的工作原理 2.5.3 节气门位置传感器,1功用、类型及位置 功用：检测发动机上止点、曲轴转角、发动机转速信号送给ECU，以确认曲轴位置，用来控制喷油正时和点火正时 类型：磁电式、光电式、霍尔式 位置：经常安装在发动机的曲轴端、凸轮轴端、飞轮上或分电器内 2磁电式 1）结构与原理如下图所示 丰田TCCS系统，位于分电器内，利用转子旋转使磁通量变化，从而在感应线圈里产生交变的感应电动势信号，将此信号放大后，送入电脑ECU。 2）发动机转速（Ne

20、）信号如下图所示： 3）曲轴位置（G）信号如下图所示： 4）控制电路如下图所示：,2. 5 汽油机燃油喷射控制系统其他部件的工作原理 2.5.4 发动机转速传感器(2-12)与曲轴位置传感器(2-11),3电磁式曲轴位置传感器的检修（丰田车系） 1）电磁式曲轴位置传感器电阻的检查：用万用表的电阻挡测量传感器上各端子间的电阻。 2）电磁式曲轴位置传感器输出信号的检查：拔下电磁式曲轴位置传感器的导线连接器，当发动机转动时用示波器检查曲轴位置传感器上G1-G0、G2-G0、Ne-G0端子，应有脉冲信号输出。 3）电磁式曲轴位置传感器的线圈与信号转子的间隙检查：用塞尺测量信号转子与传感器线圈凸出部分的

21、空气隙。若间隙不符合要求则须更换分电器壳体总成。 电磁式曲轴位置传感器的就车检查： 用交流电压表的2V挡测量其输出电压，起动时应高于0.1V,运转时应为0.4-0.8V。 用频率表测量其工作频率。 用示波器检测其输出信号的波形。 如果在传感器上能检测到电压信号，而在ECU连接器上检测不到信号，则应检查传感器至ECU之间的导线及插头。,2. 5 汽油机燃油喷射控制系统其他部件的工作原理 2.5.4 发动机转速与曲轴位置传感器,（一）霍尔式曲轴位置传感器(2-13) 1）组成：由转子、永久磁铁、霍尔晶体管和放大器组成。 2）原理：ECU通过电源使电流通过霍尔晶体管，旋转转子的凸齿经过磁场时使磁场强

22、度改变，霍尔晶体管产生的霍尔电压放大后输送给ECU，ECU根据霍尔电压产生的次数确定曲轴转角和发动机转速。 霍尔效应原理如图所示： a）叶片对永久磁铁和霍尔元件隔磁，不产生霍尔电压 b）叶片离开空气隙，产生霍尔电压,2. 5 汽油机燃油喷射控制系统其他部件的工作原理 2.5.4 发动机转速与曲轴位置传感器,3）霍尔式曲轴位置传感器的检修 （1）拔下传感器插头，打开点火开关，检查插头上电源端子与搭铁之间的电压，应为8V或12V（视车型而定）。若无电压，则应检查传感器至ECU之间的线路及ECU上相应端子的电压。 （2）插回传感器插头，起动发动机，测量传感器输出端子的信号电压，应为3V-6V。若无信

23、号电压，则为传感器故障。 （3）用示波器检查传感器输出电压的波形。,2. 5 汽油机燃油喷射控制系统其他部件的工作原理 2.5.4 发动机转速与曲轴位置传感器,（二）光电式曲轴位置传感器(2-14) 1）组成：由转子、发光二极管、光敏二极管和放大器组成。 2）原理：利用发光二极管作为信号源。随转子转动，当透光孔与发光二极管对正时，光线照射到光敏二极管上产生电压信号，经放大电路放大后输送给ECU。如图所示：,2. 5 汽油机燃油喷射控制系统其他部件的工作原理 2.5.4 发动机转速与曲轴位置传感器,3）光电式曲轴位置传感器的检修 （1）拔下传感器插头，打开点火开关，检查插头上电源端子与搭铁端子之

24、间的电压，应为5V或12V（视车型而定）。若无电压，则应检查传感器至ECU之间的线路及ECU上相应端子的电压。 （2）插回传感器插头，起动发动机，转速保持在2500r/min左右，测量传感器输出端子的电压，应为2-3V，否则为传感器损坏。 （3）用示波器检测其信号波形。,1水温传感器结构及工作原理(2-15-1) （1）功能 检测冷却液温度转化为电信号，送给ECU作为喷油量、点火正时的修正信号。安装在气缸体水道或冷却水出口处。 （2）结构与原理(K-15) 具有负温度系数热敏电阻特性，冷却液温度升高，热敏电阻值降低 （3）控制电路如图所示 THW信号：冷却液温度越高，热敏电阻越低，电路总电阻减

25、小，电路电流增大，ECU内电阻R分压增加，热敏电阻分压降低，即THW信号电压减小；E2：传感器接地。,2. 5 汽油机燃油喷射控制系统其他部件的工作原理 2.5.5 温度传感器,2进气温度传感器 功用：给ECU提供进气温度信号，作为燃油喷射和点火正时控制的修正信号。 D型安装在空气滤清器或进气管内，L型安装在空气流量计内。进气温度传感器内的热敏电阻随着进气温度的增大而减小，使得分压值也随之减小，ECU根据分压来判断进气温度。 3水温传感器和进气温度传感器的检修 1）元件检测：测量传感器在不同温度下的电阻值。 2）在线测量：打开点火开关测量电压，应为5V，插回插头，起动发动机，测量不同温度下的电

26、压，应在4-0.5V之间变化。,2. 5 汽油机燃油喷射控制系统其他部件的工作原理 2.5.5 温度传感器,常用的有：起动开关、空调开关、档位开关、制动开关、动力转向开关和巡航控制开关等。 2.5.7 车速传感器 功用：检测汽车行驶速度，给ECU提供车速信号，用于巡航控制和限速断油控制。 类型：舌簧开关式和光电式。 2.5.8 电子控制单元（ECU)(2-16) 主要由输入回路、模/数转换器、微型计算机和输出回路组成,2. 5 汽油机燃油喷射控制系统其他部件的工作原理 2.5.6 信号开关,2. 5 汽油机燃油喷射控制系统其他部件的 工作原理,3发动机控制系统 1）ETCS-i（智能电子节气门控制系统） 电子节气门采用线束（导线）代替加速踏板和节气门之间的拉索，在加速踏板下装有加速踏板位置传感器，节气门上装有马达，踩下加速踏板后，加速踏板位置传感器将踩下的程度传给发动机电脑，由电脑控制马达来打开节气门，使节气门以最佳角度打开。,再 接 3.电控点火装置(ESA),